WO2000041752A1 - Vorrichtung zur dosierten verabreichung eines injizierbaren produktes - Google Patents

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WO2000041752A1
WO2000041752A1 PCT/CH2000/000016 CH0000016W WO0041752A1 WO 2000041752 A1 WO2000041752 A1 WO 2000041752A1 CH 0000016 W CH0000016 W CH 0000016W WO 0041752 A1 WO0041752 A1 WO 0041752A1
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rack
teeth
tooth
row
locking means
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PCT/CH2000/000016
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Fritz Kirchhofer
Thomas Gurtner
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Disetronic Licensing Ag
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    • A61M5/502—Means for blocking the piston or the fluid passageway to prevent illegal refilling of a syringe for blocking the piston

Definitions

  • the invention relates to a device for the metered administration of an injectable product.
  • a device as the invention relates to it is known for example from WO 97/36626.
  • the device has a housing with a reservoir for the product.
  • a piston is accommodated in the reservoir, which piston displaces product from the reservoir upon displacement in a feed direction towards an outlet of the reservoir.
  • a rack that presses against the piston pushes the piston in the feed direction.
  • the rack is provided with rows of teeth.
  • a drive member is also slidably received in and against the feed direction relative to the housing, which drives the rack when it is moved in the feed direction. For this purpose, the drive member engages with the teeth in the tooth rows of the rack. When moving, only one of the drivers always presses against a tooth back of a row of teeth.
  • the drive member is manually retracted in a forward position by a set dose path length against the direction of advance.
  • the drivers of the drive member slide over the teeth of the rows of teeth and give way elastically.
  • a shifting back of the rack is prevented by locking means that are accommodated in a manner displaceable relative to the housing.
  • the locking means cooperate with one of the tooth rows of the toothed rack in such a way that the locking means prevent displacement of the toothed rack against the feed direction and allow displacement of the toothed rack in the feed direction by elastic yielding.
  • the locking means do not simultaneously engage with the deepest tooth engagement in tooth gaps in the rows of teeth.
  • the alternating intervention during a shift in the direction of advance which is advantageous in terms of accuracy and in particular the safety during dosing and administration, means that after a long period of storage, which in the factory is usually several months until the first use, due to material fatigue one in the storage state bent away blocking means or driver this advantage is lost again or does not come into play at all.
  • the invention has set itself the task of ensuring with such a device for the dosing administration of an injectable product, even after a long period of storage, the exact dosing and administration of the product with greater certainty.
  • a device for the metered administration of an injectable product comprises a housing with a reservoir for the product, a piston which, when displaced in a feed direction, displaces an outlet of the reservoir to product from the reservoir, a rack with a first displacing the piston in the feed direction Row of teeth and a second row of teeth, a drive member which can be displaced in and against the feed direction relative to the housing and which, when displaced in the feed direction, entrains the toothed rack, and a locking means which is arranged so as to be displaceable relative to the housing and which interacts with one of the rows of teeth in such a way that there is a displacement prevents the rack against the feed direction and allows the rack to move in the feed direction.
  • At least two locking means are preferably provided which, when the rack is displaced, do not simultaneously engage with deep engagement in tooth gaps in the rows of teeth. Only one of the locking means always engages in a tooth gap, while the other is elastically pressed against a tooth flank transversely to the feed direction.
  • At least one of the at least two tooth rows of the toothed rack has an elongated tooth gap into which that which interacts with this tooth row Locking means engages when the rack assumes a starting position before a first administration.
  • the starting position takes the drive member and the rack relative to each other after assembly until a first administration.
  • each of at least two locking means engages in a tooth gap. The fatigue of the blocking agent is prevented while maintaining the alternating procedure that is advantageous for administration.
  • At least two drivers are connected to the drive member so that they can move, each of which cooperates with one of the rows of teeth, such that when the drive member is moved in the feed direction, only one of the at least two drivers presses against a tooth of the rack in the feed direction, while the other resiliently presses against one tooth Tooth flank gives way.
  • the drivers allow a displacement of the drive member against the feed direction and relative to the rack by elastic yielding.
  • At least one of the at least two tooth rows of the toothed rack has an elongated tooth gap into which the driver interacting with this tooth row engages when the toothed rack assumes the aforementioned starting position before a first administration. This prevents the driver from fatigue.
  • An elongated tooth gap is understood to mean a tooth gap which, viewed in the feed direction, is longer than the regularly formed further tooth gaps of a row of teeth, which are referred to below as regular tooth gaps.
  • a locking means or driver can preferably engage in the extended area in a longer area than in the case of regular tooth gaps as far as the locking means engages in a regular tooth gap in the locking position or the driver in the stop position.
  • the intervention is deeper than it would be if the locking means or the driver in the starting position were opposite a regular tooth gap.
  • the deepest intervention is accordingly an intervention when a locking means or driver protrudes into a tooth base or when a locking means or driver protrudes as far as the rack as in a locking position or stop position.
  • both an extended tooth gap for at least one of at least two locking means and an extended tooth gap for at least one of at least two drivers are formed for the starting position in the at least two rows of teeth.
  • the extended tooth gap for the locking means and the extended tooth gap for the driver can be formed in a single row of teeth. However, it is also possible to form one elongated tooth gap in one row of teeth and the other elongated tooth gap in the other row of teeth.
  • the rows of teeth on the rack are preferably sawtooth-shaped with teeth that taper in the direction of feed.
  • the shape of the locking means and the driver (s) are adapted so that pushing away when the rack is displaced in the feed direction is made as difficult as possible by friction and a displacement against the feed direction is reliably blocked by a purely positive engagement.
  • the rows of teeth can also have a different shape, as long as the two requirements of being displaceable in the feed direction and reliably preventing displacement against the feed direction are met.
  • the rows of teeth on the rack are preferably formed opposite one another or also next to one another; in principle, however, they could be provided in any areas of the rack with a corresponding height offset of the locking means and / or the drivers.
  • the drivers are preferably arranged at the same height and the alternating engagement is achieved by displacing the rows of teeth by a fraction of a tooth pitch.
  • the locking means are also preferably arranged at the same height with one another.
  • the drivers work in the same way in fulfilling their respective function, in that they lie against a toothed rack of the toothed rack and thereby cause the toothed wheel to be carried or locked and allow the toothed rack to be pushed back or pushed forward by elastic yielding.
  • They can have the same or different designs.
  • the elastic yield is preferably achieved by bending a tongue extending in the direction of displacement transversely to the direction of displacement of the rack. Basically it would also be, for example possible to store a cam so that it can be moved against elastic restoring forces.
  • the toothed rack is equipped with a third row of teeth into which a third locking means engages, the third locking means also not engaging in a tooth gap of the toothed rack simultaneously with the at least two other locking means.
  • a fourth row of teeth is provided on the rack at the same height, in which a fourth locking means engages.
  • the third row of teeth, and in the case of a fourth row of teeth also the fourth row of teeth has an elongated tooth gap into which the respective locking means engages in the initial position of the rack.
  • the drive member preferably has a third driver when a third row of teeth is formed.
  • the third driver of the drive member also does not simultaneously engage with a tooth gap of the rack with the at least two other drivers of the drive member such that it pushes against a tooth of the rack when shifting in the feed direction.
  • the three drivers engage alternately.
  • the drive member preferably has a fourth driver.
  • a particularly fine-tuned change of engagement of the locking means and / or the drivers is thus possible, and nevertheless material fatigue due to long storage is prevented.
  • the at least two locking means engage in the at least two rows of teeth on the rack, while two drivers of the drive member engage in two other rows of teeth on the rack.
  • the associated arrangement of drivers and locking means that alternates around the rack makes it possible to shorten the length of the rack and thus the length of the device.
  • the locking means and the driver can be provided at the same height with respect to the direction of displacement. An alternating intervention of the locking means with each other and the driver with each other is still possible.
  • Fig. 1 shows an injection device with a rack with four rows of teeth
  • FIG. 1 shows an injection device, in the exemplary embodiment an injection pen, in a longitudinal section.
  • Figures 2 and 3 show a detail thereof in two mutually perpendicular longitudinal sections.
  • the injection device has a housing with a front housing sleeve 1 and a rear housing sleeve 5 firmly connected to it.
  • the front housing sleeve 1 serves as a receptacle for an ampoule 2.
  • the ampoule 2 contains a liquid product in the form of an active ingredient solution, for example insulin.
  • a piston 3 is accommodated in the ampoule 2. By moving the piston 3 in the feed direction towards an ampoule outlet 4, the product is displaced from the ampoule 2 through its outlet 4 and poured out by an injection needle N.
  • the front housing sleeve 5 is protected by a cap K.
  • the needle N is protected again by a needle cap.
  • the displacement of the piston 3 in the feed direction is effected by a drive device which is accommodated in the rear housing sleeve 5.
  • the drive device comprises as a driven member a toothed rack 10, which acts directly on the piston 3, and a drive member 20.
  • the drive member 20 is mounted in the rear housing sleeve 5 in and against the direction of advance of the piston 3 so that it can be moved in a straight line.
  • a metering element 30 designed as a sleeve body is secured against displacement with the rear housing sleeve 5, but is rotatably connected about the common longitudinal axis.
  • the maximum dose path length that can be covered in the feed direction by the drive element 20 and the toothed rack 10 is set, and thus also the maximum product dose that can be dispensed during an injection.
  • There is a front sleeve part 31 for this of the metering member 30 is formed in a spiral circumferential manner on its front end face, ie the front sleeve part 31 progressively drops in a circumferential direction from a foremost end face section with respect to the longitudinal axis of the injection device.
  • the metering element 30 can, for example, be designed in accordance with a metering element described in WO 97/36625 and can interact with the drive element 20 during the metering as described there.
  • the metering takes place in a foremost position in relation to the feed direction of the drive member 20, in which a collar or cam 26 protruding radially from the outer circumferential surface of the drive member 20 bears against a stop formed by the rear housing sleeve 5.
  • the metering member 30 is rotated relative to the rear housing sleeve 5 until it has reached the desired metering position.
  • a clear metering distance remains between a further collar or cam 27 which also projects from the outer lateral surface of the drive member 20 and the end face of the metering member 30 opposite this cam 27.
  • the drive member 20 can be retracted relative to the rear housing sleeve 5 and thus also relative to the piston 3 against the feed direction.
  • the withdrawal is carried out manually by pulling the lid 25.
  • the dosing distance is equal to the dose path length in the subsequent administration.
  • the toothed rack 10 When the drive member 20 is displaced or retracted, the toothed rack 10 remains in its displacement position assumed during the metering process relative to the housing. It is secured against displacement against the feed direction by locking means 6 and 8 formed on the rear housing sleeve 5.
  • the locking means 6 and 8 are locking cams, which are each formed at a front end of an elastically flexible tongue and project radially inward from the tongue onto the rack 10.
  • the locking means 6 and 8 each interact with a row of teeth of the rack 10 facing them, in such a way that they allow the rack 10 to be displaced in the feed direction and prevent a displacement against the feed direction by positive locking engagement.
  • the rack 10 is formed by a rod body which is rectangular in cross section, which is provided with a row of saw teeth on all four sides in a front area with respect to the feed direction.
  • two rows of teeth formed on opposite sides of the toothed rack 10, the locking means 6 and 8, are designated 11 and 13.
  • the toothed rack 10 has two further saw tooth rows formed on opposite side surfaces of the toothed rack 10, one of which is designated by 14 in FIG.
  • the individual teeth 15 of each of the rows of teeth of the rack 10 are each tapered in the feed direction; in the exemplary embodiment, the tooth flanks are simply flat and oblique.
  • the back of each tooth 15 is simply flat and points perpendicular to the direction of advance and thus to the longitudinal direction of the injection device and the rack 10.
  • the regular or regular tooth gaps of the rows of teeth are designated by 16.
  • the four rows of teeth have the same tooth pitch. They are arranged within a tooth pitch in relation to each other in an offset with respect to the feed direction.
  • the offset from row of teeth to row of teeth is entered in Figures 2 and 3 with a, b and c.
  • the locking means 6 and 8 and two further locking means 7 and 9, which cooperate with the respectively facing further rows of teeth 12 and 14, are located at the same height with respect to the feed direction at 90 ° angular spacing. Because of the row offset, only one of the locking means 6 to 9 engages with a deepest tooth engagement in a tooth space 16 of the row of teeth facing it when the rack 10 is advanced.
  • the three other locking means are each flanks of teeth 15 of the rows of teeth facing them, so that these other locking means are bent away from the rack 10.
  • the locking means 6 to 9 successively come into the deepest possible engagement with the row of teeth facing them; there is an overall alternating engagement of the locking means.
  • the locking means which is elastically fully snapped into a tooth base or towards a tooth base, locks the toothed rack 10 against displacement against the feed direction.
  • the displacement of the rack 10 in the feed direction is effected by the drive member 20.
  • the drive member 20 runs in the feed direction in four tongues, which at their front ends have radially inwardly projecting locking cams.
  • the drivers formed in this way the two opposing drivers 21 and 23 are shown in FIG. 1.
  • the drivers and the locking means are the same in their form and mode of operation. Both are formed by latching cams on resilient tongues.
  • the injection device is shown in a starting position in which the rack 10 assumes its rearmost position relative to the rear housing sleeve 5 and also relative to the drive member 20.
  • the rear housing half 5 is supplied completely assembled by the manufacturer with a toothed rack 10 and drive member 20 including cover 25 and metering member 30.
  • the starting position thus corresponds to the storage position of the injection device, in particular the drive and metering device of the injection device.
  • the injection device is a disposable pen. Reusability, i.e. an ampoule exchange, but can be achieved with simple modifications.
  • the product dose to be administered with the first injection is set by the user.
  • the metering member 30 is rotated into a specific rotational position which corresponds to the desired product dose.
  • the cam 27 of the drive member 20 has the clear metering distance from the front end face of the metering member 30 opposite it.
  • Only the locking means 6 is in the starting position on a tooth back of the row of teeth 11 on the stop.
  • the other locking means 7, 8 and 9 are snapped towards the rack 10 in their relieved neutral positions, but in the starting position they come to rest in tooth gaps 17a, 17b and 17c, which are elongated compared to the regular tooth gaps 16.
  • the driver 21 is in abutment with a tooth back in the starting position.
  • the other mimekers 22, 23 and 24 are relieved in the neutral position in the tooth gaps facing them, ie they are not bent away in the starting position.
  • the rows of teeth 12, 13 and 14 each have a tooth. These teeth, which delimit the extended tooth gaps 17a, 17b and 17c in the feed direction, only serve to test the function of the injection device.
  • the rack 10 is pressed through the locking means 6 to 9 arranged concentrically to it into the starting position.
  • the drive member 20 is pulled back against the feed direction by pulling the cover 25 from its foremost position with respect to the rear housing sleeve 5.
  • the drive member 20 is retracted, its mimers 21 to 24 slide over the tooth rows of the rack 10 facing them, which is prevented from being carried along by the locking means 6.
  • the drive member 20 and thus also the toothed rack 10 are displaced in the feed direction by pressing against the cover 25 by the dose path length.
  • the rack 10 presses the piston 3 in the ampoule 2 towards the outlet 4 and product is poured out.
  • the mimender 21 lies against a toothed back of the rack 10.
  • the drivers of the drive member 20 are arranged behind the locking means with respect to the feed direction.
  • the concentric arrangement of the locking means and the mimekers is designed such that they can be bent radially outward away from the rack 10 in accordance with the tooth shape of the tooth rows of the rack 10 against their own elastic restoring forces.
  • the locking means are below each other and the drivers below each other at the same height With respect to the feed direction, while the tooth rows of the toothed racks 10 are offset from one another such that the regular tooth gaps 16 of the tooth rows come to lie at different heights with respect to the feed direction. This ensures that never more than one blocking means or one mimacher engages in one of the regular tooth gaps 16.
  • the locking means and also the mimekers can be correspondingly offset at different heights with respect to the feed direction and the tooth rows of the rack 10 can be arranged at the same height.
  • the arrangement chosen in the exemplary embodiment has manufacturing advantages.
  • the overall length could be saved in the drive and metering device while maintaining the advantages of the alternating intervention, in that the locking means and the drivers are all arranged at the same height with respect to the feed direction.
  • This can be accomplished in that two locking means, for example locking means 6 and 8, engage in two of the four rows of teeth of the rack 10 and at the same level two mimetes of the drive member 20 in the other two rows of teeth. Because of the formation of a pair of locking means and a pair of drivers, the advantage of the alternating engagement can still be retained if the rows of teeth or locking means and drivers are offset accordingly.
  • the starting position shown in the figures which is also the storage position, in particular for the parts of the injection device accommodated in the rear housing sleeve 5, namely the toothed rack 10, the drive member 20 and the locking means 6 to 9, the risk of material fatigue with such locking means and Carriers exist that can not snap into tooth gaps 16 in the starting position in such a way that they are at least partially or, as in the exemplary embodiment, completely disenfranchised.
  • This blocking means and mimekers would be turned in the starting position.
  • the knives and locking means are elastically pre-tensioned. If this condition persists over a long period of time, elastic bending back into the functional position, namely the stop position against a tooth back, cannot be guaranteed with the required security.
  • the toothed rack 10 has elongated tooth gaps where locking means and knobs engage in the starting position of the injection device, which locking means do not abut against the tooth backs of the toothed rack 10 in the starting position.
  • the rack 10 is provided directly from its end face facing the piston 3 on all four sides with a row of saw teeth of the same shape and tooth pitch.
  • the rows of teeth are designated 11, 12, 13 and 14 all around.
  • the first row of teeth 11 has individual saw teeth 15 in succession in regular tooth pitch.
  • the blocking means 6 and, viewed from the piston 3, the miminer 21 arranged behind them engage in one of the regular tooth gaps 16 in such a way that they are in abutment against the tooth back as seen in the feed direction.
  • the second row of teeth 12 shown in FIG. 3 follows the first row of teeth 11. Apart from the following differences, the second row of teeth 12 is identical to the first row of teeth 11.
  • the teeth 15 of the second row of teeth 12 are offset along the toothed rack 10 by a fraction of a tooth pitch, namely by the length d with respect to the teeth 15 of the first row of teeth 11 with respect to the feed direction.
  • a fraction of a tooth pitch namely by the length d with respect to the teeth 15 of the first row of teeth 11 with respect to the feed direction.
  • the second row of teeth 12, seen from the piston 3 has a further extended tooth gap 18a behind the extended tooth gap 17a.
  • the second mimender 22 of the drive member 20 comes to rest untensioned in the starting position.
  • the sequence of interventions of the knives 21 and 22 corresponds to that of the locking means 6 and 7.
  • the third row of teeth 13 is provided with an extended tooth gap 17b and a further extended tooth gap 18b, in which, according to the installation position in the starting position, the third locking means 8 and the third mimender 23 in the respective neutral position, i. H. relaxed, intervene.
  • the third row of teeth 13 is followed by a fourth row of teeth 14.
  • a fourth row of teeth 14 Like the second row of teeth 12 and the third row of teeth 13, it has an elongated tooth gap 17c and a further elongated tooth gap 18c, into which the fourth locking means in the starting position 9 and the fourth mimehmer 24 engage with deep tooth engagement and therefore without tensioning the tongues carrying them.
  • the extended tooth gaps 17a, 17b and 17c are arranged at the same height in accordance with the arrangement of the locking means 7, 8 and 9 engaging them in the starting position.
  • the same applies to the further extended tooth gaps 18a, 18b and 18c, which are also related to FIG Feed direction on the rack 10 are provided at the same height.
  • the elongated tooth gaps 17a and 18a are designed differently.
  • the elongated tooth gap 17a is formed by omitting a tooth immediately when the rack 10 is cast or by subsequently removing an entire tooth 15.
  • the further extended tooth gap 18a is formed by removing only one part or casting only part of a tooth in such a way that the tooth gap extends into the extended tooth gap 18a engaging second mimender 22 is closer to the tooth back of the second row of teeth 12 closest to the feed direction than the first mimender 21 is to the tooth back of the first row of teeth 11 closest to the feed direction.
  • the tooth back which closes the extended tooth gap 18a in the second row of teeth 12 is the piston 3 closer than the tooth back, which closes the tooth gap 16 of the engagement in the first tooth row 11 in the starting position. If the drive member 20 leaves the starting position during the first metering, the second mimender 22 thus comes to a tooth back in front of the first mimender 21.
  • the third row of teeth 13 is shown in detail in FIG. 2 in the region of their extended tooth gap 18b.
  • the extended tooth gap 18b is formed by the fact that the middle tooth of three successive teeth projects less far from the rack than the two regular teeth 16 delimiting it.
  • the middle tooth is blunted and designated 19b. It is designed in such a way that, in the starting position, the mimender 23 lies closely against a flank of the tooth 19b with little or no pre-tensioning, or preferably without pre-tensioning. In this way, in the extended tooth gap 18b on the tooth 19b formed in this way, a tooth back remains at a height of the toothed rack 10, at which a tooth back would also be located if all teeth of the row of teeth 13 were completely regular.
  • the driver 23 can engage in the extended tooth gap 18b over a length L with deepest engagement.
  • the further elongated tooth gaps 18a and 18c for the teeth 22 and 24 are designed similarly to the elongated tooth gap 18b, although their lengths L are shorter than that of the elongated tooth gap 18b.
  • the locking means 6 to 9 protrude a little deeper into the tooth gaps 16 than the drivers 21 to 24 when they are completely snapped onto the rack 10.
  • the extended tooth gaps 18a, 18b and 18c could also be formed by simply omitting a tooth, ie they could be designed like the extended tooth gaps for the locking means.
  • the extended tooth gaps 17a, 17b and 17c could be formed by leaving a tooth stump, preferably in the manner of the extended tooth gaps 18a, 18b and 18c. A swapping of the training would be also possible.
  • the design of the extended tooth gap shown in the exemplary embodiment for the tenants on the one hand and the locking means on the other hand is the preferred one.
  • the first locking means 6 blocks the rack 10 against displacement against the feed direction.
  • the product dose to be administered with the next injection is first selected with the metering element 30 FIG. 1.
  • the drive member 20 is then withdrawn by the dosing distance corresponding to this dose.
  • the teeth 21 to 24 slide over the teeth 15 of the respective row of teeth facing them, whereby the offset of the rows of teeth ensures that the teeth 21 to 24 snap in successively in a regular change, as a result of which several latching operations take place in relation to just a single teeth occur.

Abstract

Eine Vorrichtung zur dosierten Verabreichung eines injizierbaren Produkts umfasst: a) ein Gehäuse (1, 5) mit einem Reservoir (2) für das Produkt; b) einen Kolben (3), der bei einer Verschiebung in eine Vorschubrichtung auf einen Auslass (4) des Reservoirs (2) zu Produkt aus dem Reservoir (2) verdrängt; c) eine den Kolben (3) in Vorschubrichtung verschiebende Zahnstange (10) mit einer ersten Zahnreihe (11) und einer zweiten Zahnreihe (12); d) ein relativ zum Gehäuse (1, 5) in und gegen die Vorschubrichtung verschiebbares Antriebsglied (20), das bei einer Verschiebung in Vorschubrichtung die Zahnstange (10) mitnimmt; und e) ein relativ zum Gehäuse (1, 5) verschiebegesichert angeordnetes Sperrmittel (6), das mit einer der Zahnreihen (11, 12) zusammenwirkt, derart, dass es eine Verschiebung der Zahnstange (10) gegen die Vorschubrichtung verhindert und eine Verschiebung der Zahnstange (10) in Vorshcubrichtung erlaubt.

Description

Vorrichtung zur dosierten Verabreichung eines injizierbaren Produkts
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dosierten Verabreichung eines injizierbaren Produkts.
Eine Vorrichtung, wie die Erfindung sie betrifft, ist beispielsweise aus der WO 97/36626 bekannt. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse mit einem Reservoir für das Produkt auf. In dem Reservoir ist ein Kolben aufgenommen, der bei einer Verschiebung in eine Vorschubrichtung auf einen Auslass des Reservoirs zu Produkt aus dem Reservoir verdrängt. Eine Zahnstange, die gegen den Kolben drückt, schiebt den Kolben in Vorschubrichtung. Die Zahnstange ist mit Zahnreihen versehen. Im Gehäuse ist ferner ein Antriebsglied relativ zum Gehäuse in und gegen die Vorschubrichtung verschiebbar aufgenommen, das bei einer Verschiebung in Vorschubrichtung die Zahnstange mitnimmt. Hierfür greift das Antriebsglied mit Mitnehmern in die Zahnreihen der Zahnstange ein. Bei einem Verschieben drückt stets nur einer der Mitnehmer gegen einen Zahnrücken einer Zahnreihe. Zum Einstellen derjenigen Produktmenge, die mit einem Hub verabreicht wird, wird das Antriebsglied in einer vorderen Stellung um eine eingestellte Dosisweglänge manuell gegen die Vorschubrichtung zurückgezogen. Dabei gleiten die Mitnehmer des Antriebsglieds über die Zähne der Zahnreihen und geben dabei elastisch nach. Ein Zurückverschieben der Zahnstange wird durch relativ zum Gehäuse verschiebegesicheπ aufgenommene Sperrmittel verhindert. Die Sperrmittel wirken mit einer der Zahnreihen der Zahnstange derart zusammen, dass die Sperrmittel eine Verschiebung der Zahnstange gegen die Vorschubrichtung verhindern und durch elastisches Nachgeben eine Verschiebung der Zahnstange in Vorschubrichtung erlauben. Die Sperrmittel greifen bei einer Verschiebung der Zahnstange nicht gleichzeitig mit tiefstem Zahneingriff in Zahnlücken der Zahnreihen. Es greift stets nur eines der Sperrmittel in eine Zahnlücke, während ein anderes gegen eine Zahnflanke drückend elastisch weggebogen wird. Der in Bezug auf die Genauigkeit und insbesondere die Sicherheit bei der Dosierung und Verabreichung vorteilhafte Wechseleingriff während einer Verschiebung in Vorschubrichtung f hrt dazu, dass nach einer längeren Zeit der Lagerung, die ab Werk bis zur ersten Benutzung meist mehrere Monate beträgt, aufgrund einer Materialermüdung eines im Lagerungszustand weggebogenen Sperrmittels oder Mitnehmers dieser Vorteil wieder verlorengeht bzw. erst gar nicht zum Tragen kommt.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, bei solch einer Vorrichtung zur dosieπen Verabreichung eines injizierbaren Produkts auch nach einer längeren Zeit der Lagerung noch die exakte Dosierung und Verabreichung des Produkts mit höherer Sicherheit zu gewährleisten.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Eine Vorrichtung zur dosierten Verabreichung eines injizierbaren Produkts umfasst ein Gehäuse mit einem Reservoir für das Produkt, einen Kolben, der bei einer Verschiebung in eine Vorschubrichtung auf einen Auslass des Reservoirs zu Produkt aus dem Reservoir verdrängt, eine den Kolben in Vorschubrichtung verschiebende Zahnstange mit einer ersten Zahnreihe und einer zweiten Zahnreihe, ein relativ zum Gehäuse in und gegen die Vorschubrichtung verschiebbares Antriebsglied, das bei einer Verschiebung in Vorschubrichtung die Zahnstange mitnimmt, und ein relativ zum Gehäuse verschiebegesichert angeordnetes Sperrmittel, das mit einer der Zahnreihen zusammenwirkt, derart, dass es eine Verschiebung der Zahnstange gegen die Vorschubrichtung verhindert und eine Verschiebung der Zahnstange in Vorschubrichtung erlaubt.
Vorzugsweise sind wenigstens zwei Sperrmittel vorgesehen, die bei einer Verschiebung der Zahnstange nicht gleichzeitig mit tiefstem Eingriff in Zahnlücken der Zahnreihen eingreifen. Es greift stets nur eines der Sperrmittel in eine Zahnlücke ein, während das andere gegen eine Zahnflanke drückend quer zur Vorschubrichtung elastisch weggedrückt wird.
Nach der Erfindung weist zumindest eine der wenigstens zwei Zahnreihen der Zahnstange eine verlängerte Zahnlücke auf, in die das mit dieser Zahnreihe zusammenwirkende Sperrmittel eingreift, wenn die Zahnstange eine Ausgangsstellung vor eine- ersten Verabreichung einnimmt. Die Ausgangsstellung nehmen das Antriebsglied und die Zahnstange relativ zueinander nach dem Zusammenbau bis zu einer ersten Verabreichung ein. Es greift somit in der Ausgangsstellung jedes von wenigstens zwei Sperrmitteln in eine Zahnlücke ein. Unter Beibehaltung des für die Verabreichung vorteilhaften Wechseleingriffs wird eine Materialermüdung des Sperrmittels verhindert.
Vorzugsweise sind mit dem Antriebsglied wenigstens zwei Mitnehmer verschiebegesichert verbunden, die je mit einer der Zahnreihen zusammenwirken, derart, dass bei einer Verschiebung des Antriebsglieds in Vorschubrichtung nur einer der wenigstens zwei Mitnehmer in Vorschubrichtung gegen einen Zahn der Zahnstange drückt, während der andere elastisch an einer Zahnflanke nachgibt. Die Mitnehmer erlauben durch elastisches Nachgeben eine Verschiebung des Antriebsglieds gegen die Vorschubrichtung und relativ zu der Zahnstange.
Nach der Erfindung weist zumindest eine der wenigstens zwei Zahnreihen der Zahnstange eine verlängerte Zahnlücke auf, in die der mit dieser Zahnreihe zusammenwirkende Mitnehmer eingreift, wenn die Zahnstange die genannte Ausgangsstellung vor einer ersten Verabreichung einnimmt. Hierdurch wird eine Materialermüdung der Mitnehmer verhindert.
Unter einer verlängerten Zahnlücke wird eine Zahnlücke verstanden, die in Vorschubrichtung gesehen länger ist als die regelmäßig ausgebildeten weiteren Zahnlücken einer Zahnreihe, die nachfolgend als reguläre Zahnlücken bezeichnet werden. Ein Sperrmittel oder Mitnehmer kann in einem längeren Bereich als bei regulären Zahnlücken vorzugsweise soweit in den verlängerten Bereich eingreifen, wie das Sperrmittel in der Sperrstellung oder der Mitnehmer in der Anschlagstellung in eine reguläre Zahnlücke eingreift. Der Eingriff ist jedenfalls tiefer als er es wäre, wenn dem Sperrmittel oder dem Mitnehmer in der Ausgangsstellung eine reguläre Zahnlücke gegenüberliegen würde. Als tiefster Eingriff wird entsprechend ein Eingriff dann bezeichnet, wenn ein Sperrmittel oder Mitnehmer bis in einen Zahngrund ragt oder wenn ein Sperrmittel oder Mitnehmer soweit auf die Zahnstange zuragt wie in einer Sperrstellung oder Anschlagstellung. Besonders bevorzugt sind für die Ausgangsstellung in den wenigstens zwei Zahnreihen sowohl eine verlängerte Zahnlücke für wenigstens eines von wenigstens zwei Sperrmitteln als auch eine verlängerte Zahnlücke für wenigstens einen von wenigstens zwei Mitnehmern ausgebildet. Die verlängerte Zahnlücke für das Sperrmittel und die verlängerte Zahnlücke für den Mitnehmer können in einer einzigen Zahnreihe ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, die eine verlängerte Zahnlücke in einer Zahnreihe und die andere verlängerte Zahnlücke in der anderen Zahnreihe auszubilden.
Die Zahnreihen der Zahnstange sind vorzusweise sägezahnförmig mit Zähnen, die sich in Vorschubrichtung verjüngen. Vorzugsweise sind das oder die Sperrmittel und der oder die Mitnehmer in ihrer Form angepasst, so dass ein Wegdrücken bei einer Verschiebung der Zahnstange in Vorschubrichtung möglichst wenig durch Reibung erschwert und eine Verschiebung gegen die Vorschubrichtung durch rein formschlüssigen Eingriff sicher blockiert wird. Grundsätzlich können die Zahnreihen jedoch auch eine andere Form aufweisen, solange die beiden Forderungen der Verschiebbarkeit in Vorschubrichtung und sicheren Verhinderung einer Verschiebung gegen die Vorschubrichtung erfüllt werden.
Vorzugsweise sind die Zahnreihen an der Zahnstange einander gegenüberliegend oder auch nebeneinander ausgebildet; sie könnten grundsätzlich jedoch in beliebigen Bereichen der Zahnstange vorgesehen sein mit entsprechendem Höhenversatz der Sperrmittel und/ oder der Mitnehmer. Bevorzugt sind jedoch die Mitnehmer untereinander auf gleicher Höhe angeordnet, und es wird der Wechseleingriff durch Versatz der Zahnreihen um einen Bruchteil einer Zahnteilung erreicht. Bevorzugt sind auch die Sperrmittel untereinander auf gleicher Höhe angeordnet.
Die Mitnehmer, wie auch die Sperrmittel, arbeiten in Erfüllung ihrer jeweiligen Funktion auf gleiche Weise, indem sie gegen einen Zahnrücken der Zahnstange auf Anschlag liegen und dadurch die Mitnahme oder Sperrung der Zahnstange bewirken und durch elastisches Nachgeben ein Zurückschieben oder Vorschieben der Zahnstange erlauben. Sie können gleich oder auch unterschiedlich ausgebildet sein. Das elastische Nachgeben wird vorzugsweise durch Abbiegen einer in Verschieberichtung sich erstreckenden Zunge quer zur Verschieberichtung der Zahnstange erreicht. Grundsätzlich wäre es beispielsweise auch möglich einen Nocken querverschiebbar gegen elastische Rückstellkräfte zu lagern.
In einer Ausführungsvariante ist die Zahnstange mit einer dritten Zahnreihe ausgestattet, in die ein drittes Sperrmittel eingreift, wobei auch das dritte Sperrmittel nicht gleichzeitig mit den wenigstens zwei anderen Sperrmitteln in eine Zahnlücke der Zahnstange eingreift. Vorzugsweise ist an der Zahnstange auf gleicher Höhe sogar noch eine vierte Zahnreihe vorgesehen, in die ein viertes Sperrmittel eingreift. Erfindungsgemäß weist auch die dritte Zahnreihe, und im Falle einer vierten Zahnreihe auch die vierte Zahnreihe, eine verlängerte Zahnlücke auf, in die das jeweilige Sperrmittel in der Ausgangsstellung der Zahnstange eingreift.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Antriebsglied bei Ausbildung einer dritten Zahnreihe vorzugsweise einen dritten Mitnehmer auf. Auch der dritte Mitnehmer des Antriebsglieds greift nicht gleichzeitig mit den wenigstens zwei anderen Mitnehmern des Antriebsglieds in eine Zahnlücke der Zahnstange so ein, dass er bei einer Verschiebung in Vorschubrichtung gegen einen Zahn der Zahnstange drückt. Der Eingriff der drei Mitnehmer erfolgt alternierend. Bei Ausbildung einer vierten Zahnreihe weist das Antriebsglied vorzugsweise einen vierten Mitnehmer auf.
Es wird somit ein besonders fein abgestimmter Wechseleingriff der Sperrmittel und/oder der Mitnehmer möglich, und dennoch wird einer Materialermüdung aufgrund einer langen Lagerung vorgebeugt.
In einer Ausführungsvariante greifen die wenigstens zwei Sperrmittel in die wenigstens zwei Zahnreihen der Zahnstange ein, während zwei Mitnehmer des Antriebsglieds in zwei andere Zahnreihen der Zahnstange eingreifen. Durch die damit einhergehende, um die Zahnstange herum abwechselnde Anordnung von Mitnehmern und Sperrmitteln ist es möglich, die Länge der Zahnstange und damit die Länge der Vorrichtung zu verkürzen. Die Sperrmittel und die Mitnehmer können auf gleicher Höhe in Bezug auf die Verschubrichtung vorgesehen sein. Ein Wechseleingriff der Sperrmittel untereinander und der Mitnehmer untereinander ist dennoch möglich. Die Anmelderin behält es sich vor, hierauf separaten Schutz mit und ohne die Ausbildung eines verlängerten Zahnfußes anzustreben. Bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Injektionsgerät mit einer Zahnstange mit vier Zahnreihen und
Fig. 2 und 3 die Zahnstange mit eingreifenden Sperrmitteln und Mitnehmern im Detail.
Figur 1 zeigt ein Injektionsgerät, im Ausführungsbeispiel ein Injektionspen, in einem Längsschnitt. Die Figururen 2 und 3 zeigen ein Detail daraus in zwei zueinander senkrechten Längsschnitten.
Das Injektionsgerät weist ein Gehäuse mit einer vorderen Gehäusehülse 1 und einer damit fest verbundenen hinteren Gehäusehülse 5 auf. Die vordere Gehäusehülse 1 dient als Aufnahme für eine Ampulle 2. In der Ampulle 2 ist ein flüssiges Produkt in Form einer Wirkstofflösung, beispielsweise Insulin, enthalten. Ferner ist in der Ampulle 2 ein Kolben 3 aufgenommen. Durch Verschiebung des Kolbens 3 in Vorschubrichtung auf einen Ampullenauslass 4 zu wird das Produkt aus der Ampulle 2 durch deren Auslass 4 hindurch verdrängt und durch eine Injektionsnadel N ausgeschüttet. Die vordere Gehäusehülse 5 ist durch eine Kappe K geschützt. Die Nadel N ist durch eine Nadelkappe nochmals geschützt.
Die Verschiebung des Kolbens 3 in Vorschubrichtung wird durch eine Antriebseinrichtung bewirkt, die in der hinteren Gehäusehülse 5 aufgenommen ist. Die Antriebseinrichtung umfasst als Abtriebsglied eine Zahnstange 10, die unmittelbar auf den Kolben 3 wirkt, und ein Antriebsglied 20. Das Antriebsglied 20 ist in der hinteren Gehäusehülse 5 in und gegen die Vorschubrichtung des Kolbens 3 geradverschiebbar gelagert. Ein Deckel 25, der mit dem Antriebsglied 20 verschiebegesichert verbunden ist, ragt aus dem Gehäuse nach hinten hinaus.
Ein als Hülsenkörper ausgebildetes Dosierglied 30 ist mit der hinteren Gehäusehülse 5 verschiebegesichert, jedoch um die gemeinsame Längsachse verdrehbar verbunden. Durch Verdrehen des Dosierglieds 30 wird die in Vorschubrichtung von dem Antriebsglied 20 und der Zahnstange 10 maximal zurücklegbare Dosisweglänge eingestellt und damit auch die bei einer Injektion maximal ausschüttbare Produktdosis. Hierfür ist ein vorderer Hülsenteil 31 des Dosierglieds 30 an seiner vorderen Stirnfläche spiralig umlaufend ausgebildet, d. h. der vordere Hülsenteil 31 fällt in Bezug auf die Längsachse des Injektionsgeräts von einem vordersten Stirnflächenabschnitt in eine Umfangsrichtung fortschreitend ab. Das Dosierglied 30 kann beispielsweise entsprechend einem in der WO 97/36625 beschriebenen Dosierglied ausgebildet sein und bei der Dosierung mit dem Antriebsglied 20 wie dort beschrieben zusammenwirken.
Die Dosierung erfolgt in einer in Bezug auf die Vorschubrichtung vordersten Stellung des Antriebsglieds 20, in der ein von der äußeren Mantelfläche des Antriebsgliebs 20 radial abstehender Kragen bzw. Nocken 26 an einem durch die hintere Gehäusehülse 5 gebildeten Anschlag anliegt. In dieser vordersten Stellung des Antriebsglieds 20 wird das Dosierglied 30 relativ zur hinteren Gehäusehülse 5 verdreht, bis es die gewünschte Dosierstellung erreicht hat. In dieser Dosierstellung verbleibt zwischen einem ebenfalls von der äußeren Mantelfläche des Antriebsglieds 20 abragenden weiteren Kragen bzw. Nocken 27 und der diesem Nocken 27 gegenüberliegenden Stirnfläche des Dosierglieds 30 ein lichter Dosierabstand. Um den Dosierabstand kann das Antriebsglied 20 relativ zur hinteren Gehäusehülse 5 und damit auch relativ zum Kolben 3 gegen die Vorschubrichtung zurückgezogen werden. Das Zurückziehen erfolgt manuell durch Ziehen an dem Deckel 25. Der Dosierabstand ist gleich der Dosisweglänge bei der nachfolgenden Verabreichung.
Bei einem Zurückverschieben bzw. Zurückziehen des Antriebsglieds 20 verbleibt die Zahnstange 10 in ihrer bei dem Dosiervorgang eingenommenen Verschiebelage relativ zum Gehäuse. Sie wird durch an der hinteren Gehäusehülse 5 ausgebildete Sperrmittel 6 und 8 gegen eine Verschiebung gegen die Vorschubrichtung gesichert. Die Sperrmittel 6 und 8 sind Rastnocken, die je an einem vorderen Ende einer elastisch nachgiebigen Zunge ausgebildet sind und von ihrer Zunge radial nach innen auf die Zahnstange 10 zu ragen. Die Sperrmittel 6 und 8 wirken je mit einer ihnen zugewandten Zahnreihe der Zahnstange 10 zusammen, derart, dass sie eine Verschiebung der Zahnstange 10 in Vorschubrichtung zulassen und eine Verschiebung gegen die Vorschubrichtung durch formschlüssigen Sperreingriff verhindern.
Die Zahnstange 10 wird durch einen im Querschnitt rechteckigen Stangenkörper gebildet, der in einem in Bezug auf die Vorschubrichtung vorderen Bereich an allen vier Seiten mit je einer Sägezahnreihe versehen ist. In Figur 2 sind zwei an gegenüberliegenden Seiten der Zahnstange 10, den Sperrmitteln 6 und 8 gegenüberliegend ausgebildete Zahnreihen mit 11 und 13 bezeichnet. Zusätzlich zu den beiden Zahnreihen 11 und 13 weist die Zahnstange 10 zwei weitere, an gegenüberliegenden Seitenflächen der Zahnstange 10 ausgebildete Sägezahnreihen auf, von denen in Figur 1 die eine mit 14 bezeichnet ist. Die einzelnen Zähne 15 jeder der Zahnreihen der Zahnstange 10 sind jeweils in Vorschubrichtung verjüngt ausgebildet; im Ausführungsbeispiel sind die Zahnflanken einfach plan und schräg. Der Rücken jedes Zahns 15 ist einfach plan und weist senkrecht zur Vorschubrichtung und damit zur Längsrichtung des Injektionsgeräts und der Zahnstange 10. Mit 16 sind jeweils die regelmäßigen bzw. regulären Zahnlücken der Zahnreihen bezeichnet.
Die vier Zahnreihen weisen die gleiche Zahnteilung auf. Sie sind innerhalb einer Zahnteilung zueinander in einem Versatz in Bezug auf die Vorschubrichtung angeordnet. Der Versatz von Zahnreihe zu Zahnreihe ist in den Figuren 2 und 3 mit a, b und c eingetragen.
Die Sperrmittel 6 und 8 und zwei weitere Sperrmittel 7 und 9, die mit den jeweils zugewandten weiteren Zahnreihen 12 und 14 zusammenwirken, befinden sich in Bezug auf die Vorschubrichtung auf gleicher Höhe in jeweils 90° Winkelabstand. Wegen des Zahnreihenversatzes greift stets nur eines der Sperrmittel 6 bis 9 mit einem tiefsten Zahneingriff in eine Zahnlücke 16 der ihm zugewandten Zahnreihe, wenn die Zahnstange 10 vorgeschoben wird. Den drei anderen Sperrmitteln liegen jeweils Flanken von Zähnen 15 der ihnen zugewandten Zahnreihen gegenüber, so dass diese anderen Sperrmittel von der Zahnstange 10 weggebogen werden. Bei einer Verschiebung der Zahnstange 10 in Vorschubrichtung kommen auf diese Weise die Sperrmittel 6 bis 9 sukzessive in tiefstmöglichen Eingriff mit der ihnen jeweils zugewandten Zahnreihe; es ergibt sich insgesamt ein alternierender Eingriff der Sperrmittel. Das jeweils in einen Zahngrund oder zu einem Zahngrund hin elastisch voll eingeschnappte Sperrmittel, sperrt die Zahnstange 10 gegen eine Verschiebung gegen die Vorschubrichtung. Die Verschiebung der Zahnstange 10 in Vorschubrichtung wird von dem Antriebsglied 20 bewirkt. Hierfür läuft das Antriebsglied 20 in Vorschubrichmng in vier Zungen aus, die an ihren vorderen Enden radial nach innen abragende Rastnocken tragen. Von den derart gebildeten Mitnehmern sind die beiden sich gegenüberliegenden Mitnehmer 21 und 23 in Figur 1 dargestellt. Im Ausfuhrungsbeispiel sind die Mitnehmer und die Sperrmittel in ihrer Form und Funktionsweise gleich. Beide werden durch Rastnocken an elastisch nachgiebigen Zungen gebildet. Bei einer Verschiebung des Antriebsglieds 20 in Vorschubrichmng stemmt sich jeweils einer der Mimehmer gegen den Rücken eines der Zähne 15 der ihm zugewandten Zahnreihe und bewirkt so die zwangsweise Mitnahme der Zahnstange 10 in Vorschubrichtung. Aufgrund ihrer elastischen Nachgiebigkeit und der Vorwärtspfeilung der Zähne 15 gleiten die Mimehmer bei einer Verschiebung des Antriebsglieds 20 gegen die Vorschubrichtung über die Zahnreihen der durch die Sperrmittel gesperrten Zahnstange 10. Da die Mitnehmer auf gleicher Höhe in Bezug auf die Vorschubrichmng in Rastnocken auslaufen, greifen auch niemals zwei der Mitnehmer mit tiefstem Zahneingriff gleichzeitig in eine der regulären Zahnlücken 16 der Zahnstange 10 ein.
In den Figuren 1 bis 3 ist das Injektionsgerät in einer Ausgangsstellung dargestellt, in der die Zahnstange 10 ihre hinterste Stellung relativ zu der hinteren Gehäusehülse 5 und auch relativ zum Antriebsglied 20 einnimmt. In dieser Ausgangsstellung wird die hintere Gehäusehälfte 5 komplett montiert mit Zahnstange 10 und Antriebsglied 20 einschließlich Deckel 25 und Dosierglied 30 herstellerseitig geliefert. Die Ausgangsstellung entspricht somit der Lagerstellung des Injektionsgeräts, insbesondere der Antriebs- und Dosiereinrichtung des Injektionsgeräts. Im Ausführungsbeispiel ist das Injektionsgerät ein Einwegpen. Eine Wiederverwendbarkeit, d.h. ein Ampullenaustausch, kann jedoch mit einfachen Modifikationen erreicht werden.
In der Ausgangsstellung des Injektionsgeräts mit eingesetzter Ampulle 2 wird die mit der ersten Injektion zu verabreichende Produktdosis vom Benutzer eingestellt. Hierzu wird das Dosierglied 30 in eine bestimmte Drehstellung gedreht, die der gewünschten Produktdosis entspricht. In dieser Verdrehstellung weist der Nocken 27 des Antriebsglieds 20 zu der ihm gegenüberliegenden vorderen Stirnfläche des Dosierglieds 30 den lichten Dosierabstand auf. Nur das Sperrmittel 6 liegt in der Ausgangsstellung an einem Zahnrücken der Zahnreihe 11 auf Sperranschlag. Die anderen Sperrmittel 7,8 und 9 sind zwar bis in ihre entlasteten Neutralstellungen zur Zahnstange 10 hin vorgeschnappt, sie kommen in der Ausgangsstellung jedoch in Zahnlücken 17a, 17b und 17c zu liegen, die gegenüber den regulären Zahnlücken 16 verlängert sind. Von den Mitnehmern liegt in der Ausgangsstellung nur der Mitnehmer 21 auf Anschlag zu einem Zahnrücken. Die anderen Mimehmer 22, 23 und 24 liegen in der Ausgangsstellung entlastet in ihren Neutralstellungen in den ihnen zugewandten Zahnlücken, d.h. sie werden in der Ausgangsstellung nicht weggebogen. Vor ihren verlängerten Zahnlücken 17a, 17b und 17c weisen die Zahnreihen 12, 13 und 14 je einen Zahn auf. Diese Zähne, die die verlängerten Zahnlücken 17a, 17b und 17c in Vorschubrichtung begrenzen, dienen lediglich einem Funktionstest des Injektionsgeräts. Unmittelbar nach dem Zusammenbau des Geräts wird die Zahnstange 10 durch die konzentrisch zu ihr angeordneten Sperrmittel 6 bis 9 hindurch bis in die Ausgangsstellung gedrückt.
Das Antriebsglied 20 wird durch Ziehen an dem Deckel 25 aus seiner vordersten Stellung in Bezug auf die hintere Gehäusehülse 5 gegen die Vorschubrichmng zurückgezogen. Bei dem Zurückziehen des Antriebsglieds 20 gleiten dessen Mimehmer 21 bis 24 über die ihnen zugewandten Zahnreihen der Zahnstange 10, die an einer Mitnahme durch das Sperrmittel 6 gehindert wird.
Bei der Injektion werden das Antriebsglied 20 und damit auch die Zahnstange 10 in Vorschubrichmng durch Drücken gegen den Deckel 25 um die Dosisweglänge verschoben. Dabei drückt die Zahnstange 10 den Kolben 3 in der Ampulle 2 auf den Auslass 4 zu, und es wird Produkt ausgeschüttet. In der in den Figuren gezeigten Ausgangsstellung liegt nur der Mimehmer 21 in Anschlag gegen einen Zahnrücken der Zahnstange 10.
Im Ausführungsbeispiel sind die Mimehmer des Antriebsglieds 20 in Bezug auf die Vorschubrichmng hinter den Sperrmitteln angeordnet. Die konzentrische Anordnung der Sperrmittel und der Mimehmer ist so gestaltet, dass sie entsprechend der Zahnform der Zahnreihen der Zahnstange 10 gegen ihre eigenen elastischen Rückstellkräfte radial nach außen von der Zahnstange 10 weggebogen werden können. Im Aus ϊihrungsbeispiel liegen jeweils die Sperrmittel unter sich und jeweils die Mitnehmer unter sich auf gleicher Höhe in Bezug auf die Vorschubrichmng, während die Zahnreihen der Zahnstangen 10 solch einen Versatz zueinander aufweisen, dass die regulären Zahnlücken 16 der Zahnreihen auf unterschiedlichen Höhen in Bezug auf die Vorschubrichmng zu liegen kommen. Hierdurch wird bewirkt, dass niemals mehr als ein Sperrmittel bzw. ein Mimehmer in eine der regulären Zahnlücken 16 eingreift. Statt dieser Anordnung können auch die Sperrmittel und auch die Mimehmer in Bezug auf die Vorschubrichmng entsprechend auf unterschiedlichen Höhen versetzt und die Zahnreihen der Zahnstange 10 auf gleicher Höhe angeordnet sein. Die im Ausführungsbeispiel gewählte Anordnung hat jedoch fertigungstechnische Vorteile.
Aufgrund der Ausstattung der Zahnstange 10 mit vier Zahnreihen könnte bei der Antriebsund Dosiereinrichtung unter Beibehaltung der Vorteile des Wechseleingriffs Baulänge eingespart werden, indem die Sperrmittel und die Mitnehmer alle auf gleicher Höhe in Bezug auf die Vorschubrichmng angeordnet werden. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, dass zwei Sperrmittel, beispielsweise die Sperrmittel 6 und 8, in zwei der vier Zahnreihen der Zahnstange 10 und auf gleicher Höhe zwei Mimehmer des Antriebsglieds 20 in die beiden anderen der Zahnreihen eingreifen. Wegen der Ausbildung eines Paars von Sperrmitteln und eines Paars von Mitnehmern kann bei entsprechend versetzter Anordnung der Zahnreihen oder Sperrmittel und Mitnehmer dennoch der Vorteil des alternierenden Eingriffs erhalten bleiben.
In der in den Figuren dargestellten Ausgangsstellung, die insbesondere für die in der hinteren Gehäusehülse 5 aufgenommenen Teile des Injektionsgeräts, nämlich die Zahnstange 10, das Antriebsglied 20 und die Sperrmittel 6 bis 9 auch die Lagerstellung ist, würde die Gefahr einer Materialermüdung bei solchen Sperrmitteln und Mitnehmern bestehen, die in der Ausgangsstellung nicht in Zahnlücken 16 so einschnappen können, dass sie zumindest teilweise oder, wie im Ausfuhrungsbeispiel, vollkommen enüastet sind. Diese Sperrmittel und Mimehmer wären nämlich in der Ausgangsstellung abgebogen. In der abgebogenen Stellung sind die Mimehmer und Sperrmittel elastisch vorgespannt. Hält dieser Zustand über längere Zeiten an, so kann ein elastisches Rückbiegen bis in die Funktionsstellung, nämlich der Anschlagstellung gegen einen Zahnrücken, nicht mit der erforderlichen Sicherheit gewährleistet werden. Die Zahnstange 10 weist jedoch verlängerte Zahnlücken dort auf, wo in der Ausgangsstellung des Injektionsgeräts Sperrmittel und Mimehmer eingreifen, die in der Ausgangsstellung nicht auf Anschlag zu Zahnrücken der Zahnstange 10 sind.
Die Figuren 2 und 3 werden nachfolgend in der Zusammenschau beschrieben.
Die Zahnstange 10 ist unmittelbar von ihrer dem Kolben 3 zugewandten Stirnfläche aus an allen vier Seiten mit je einer Sägezahnreihe gleicher Form und Zahnteilung versehen ist. Die Zahnreihen sind umlaufend mit 11, 12, 13 und 14 bezeichnet. Die erste Zahnreihe 11 weist lückenlos in regelmäßiger Zahnteilung aufeinander folgend einzelne Sägezähne 15 auf. In der in den Figuren dargestellten Ausgangsstellung greifen das Sperrmittel 6 und vom Kolben 3 aus gesehen der dahinter angeordnete Mimehmer 21 in je eine der regulären Zahnlücken 16 derart ein, dass sie in Vorschubrichmng gesehen auf Anschlag an Zahnrücken sind.
Um die Zahnstange 10 umlaufend folgt auf die erste Zahnreihe 11 die in Figur 3 abgebildete zweite Zahnreihe 12. Die zweite Zahnreihe 12 ist von den folgenden Unterschieden abgesehen identisch zur ersten Zahnreihe 11.
Zum einen sind die Zähne 15 der zweiten Zahnreihe 12 um einen Bruchteil einer Zahnteilung, nämlich um die Länge d gegenüber den Zähnen 15 der ersten Zahnreihe 11 in Bezug auf die Vorschubrichmng versetzt entlang der Zahnstange 10 angeordnet. Durch diesen Versatz und die Anordnung der Sperrmittel 6 und 7 auf gleicher Höhe wird erreicht, dass sich stets nur eines der Sperrmittel 6 und 7 in einem tiefsten Zahneingriff befindet, in dem es seine entlastete Neutralstellung einnimmt. Dies gilt jedoch mit einer Ausnahme, die einen zweiten Unterschied zur ersten Zahnreihe 11 begründet. In einem vorderen Bereich der zweiten Zahnreihe 12 ist nämlich eine verlängerte Zahnlücke 17a ausgebildet, in die in der Ausgangsstellung das Sperrmittel 7 eingreift. Auch das Sperrmittel 7, das bei vollkommen regelmäßiger Ausbildung der zweiten Zahnreihe 12 in der Ausgangsstellung von der Zahnstange 10 abgebogen wäre, befindet sich aufgrund der Verlängerung der Zahnlücken 17a über das Regelmaß der zweiten Zahnreihe 12 hinaus in einem tiefsten Zahneingriff. Es findet somit in der Ausgangsstellung eine elastische Verbiegung der den Mimehmer 7 am vorderen Ende ausbildenden Zunge nicht statt. Als weiteren Unterschied weist die zweite Zahnreihe 12 vom Kolben 3 aus gesehen hinter der verlängerten Zahnlücke 17a eine weitere verlängerte Zahnlücke 18a auf. In der weiteren verlängerten Zahnlücke 18a kommt in der Ausgangstellung der zweite Mimehmer 22 des Antriebsglieds 20 unverspannt zu liegen. Die Eingriffsabfolge der Mimehmer 21 und 22 entspricht derjenigen der Sperrmittel 6 und 7.
Von der ersten Zahnreihe 11 über die zweite Zahnreihe 12 weiter um die Zahnstange 10 umlaufend folgt die dritte Zahnreihe 13, die im Längsschnitt der Figur 2 abgebildet ist. Die dritte Zahnreihe 13 ist mit einer verlängerten Zahnlücke 17b und einer weiteren verlängerten Zahnlücke 18b versehen, in denen entsprechend der Einbaulage in der Ausgangsstellung das dritte Sperrmittel 8 und der dritte Mimehmer 23 in der jeweiligen Neutralstellung, d. h. unverspannt, eingreifen.
Noch weiter um die Zahnstange 10 umlaufend folgt auf die dritte Zahnreihe 13 eine vierte Zahnreihe 14. Wie die zweite Zahnreihe 12 und die dritte Zahnreihe 13 weist sie eine verlängerte Zahnlücke 17c und eine weitere verlängerte Zahnlücke 18c auf, in die in der Ausgangsstellung das vierte Sperrmittel 9 und der vierte Mimehmer 24 mit tiefstem Zahneingriff und deshalb ohne Verspannung der sie tragenden Zungen eingreifen.
Die verlängerten Zahnlücken 17a, 17b und 17c sind auf gleicher Höhe angeordnet entsprechend der Anordnung der in sie in der Ausgangsstellung eingreifenden Sperrmittel 7, 8 und 9. Das gleiche gilt für die weiteren verlängerten Zahnlücken 18a, 18b und 18c, die ebenfalls in Bezug auf die Vorschubrichmng an der Zahnstange 10 auf gleicher Höhe vorgesehen sind.
Die verlängerten Zahnlücken 17a und 18a sind unterschiedlich ausgebildet.
Die verlängerte Zahnlücke 17a wird durch Weglassen eines Zahns unmittelbar beim Gießen der Zahnstange 10 oder durch nachträgliche Wegnahme eines ganzen Zahns 15 gebildet.
Die weitere verlängerte Zahnlücke 18a wird durch Wegnahme nur eines Teils oder Formgießens nur eines Teils eines Zahns so gebildet, dass der in die verlängerte Zahnlücke 18a eingreifende zweite Mimehmer 22 näher bei dem gegen die Vorschubrichmng nächsten Zahnrücken der zweiten Zahnreihe 12 liegt als der erste Mimehmer 21 bei dem gegen die Vorschubrichmng nächsten Zahnrücken der ersten Zahnreihe 11. Der die verlängerte Zahnlücke 18a in der zweiten Zahnreihe 12 abschließende Zahnrücken ist dem Kolben 3 näher als der Zahnrücken, der in der ersten Zahnreihe 11 in der Ausgangsstellung die Zahnlücke 16 des Eingriffs abschließt. Verlässt das Antriebsglied 20 beim ersten Dosieren die Ausgangsstellung, gelangt somit der zweite Mimehmer 22 vor dem ersten Mimehmer 21 in Anschlag zu einem Zahnrücken.
Unter der Figur 2 ist die dritte Zahnreihe 13 im Bereich ihrer verlängerten Zahnlücke 18b im Detail dargestellt. Die verlängerte Zahnlücke 18b wird dadurch gebildet, dass von drei aufeinanderfolgenden Zähnen der mittlere weniger weit von der Zahnstange abragt als die ihn begrenzenden beiden regulären Zähne 16. Der mittlere Zahn ist abgestumpft und mit 19b bezeichnet. Er ist so ausgebildet, dass der Mimehmer 23 in der Ausgangsstellung eng an einer Flanke des Zahns 19b unter allenfalls geringer Vorspannung oder vorzugsweise ohne Vorspannung anliegt. Auf diese Weise bleibt in der verlängerten Zahnlücke 18b an dem derart ausgebildeten Zahn 19b ein Zahnrücken an einer Höhe der Zahnstange 10 stehen, an der sich bei vollkommen regulären Ausbildung sämtlicher Zähne der Zahnreihe 13 ebenfalls ein Zahnrücken befinden würde. In die verlängerte Zahnlücke 18b kann der Mitnehmer 23 über eine Länge L mit tiefstem Eingriff eingreifen. Die weiteren verlängerten Zahnlücken 18a und 18c für die Mimehmer 22 und 24 sind ähnlich wie die verlängerte Zahnlücke 18b ausgebildet, wobei allerdings deren Längen L kürzer sind als diejenige der verlängerten Zahnlücke 18b.
Die Sperrmittel 6 bis 9 ragen ein wenig tiefer in die Zahnlücken 16 als die Mitnehmer 21 bis 24, wenn sie vollkommen auf die Zahnstange 10 zu vorgeschnappt sind.
Es könnten die verlängerten Zahnlücken 18a, 18b und 18c ebenso durch einfaches Weglassen eines Zahns ausgebildet sein, d.h. sie könnten wie die verlängerten Zahnlücken für die Sperrmittel ausgebildet sein. Es könnten die verlängerten Zanlücken 17a, 17b und 17c durch Stehenlassen eines Zahnstumpfs, vorzugsweise in der Art der verlängerten Zahnlücken 18a, 18b und 18c, ausgebildet sein. Eine Vertauschung der Ausbildung wäre ebenso möglich. Die im Ausfuhrungsbeispiel gezeigte Ausbildung der verlängerten Zahnlücke für die Mimehmer einerseits und die Sperrmittel andererseits ist jedoch die bevorzugte.
In der Ausgangsstellung blockiert das erste Sperrmittel 6 die Zahnstange 10 gegen eine Verschiebung gegen die Vorschubrichtung. In dieser Ausgangsstellung wird zunächst die mit der nächsten Injektion zu verabreichende Produktdosis mit dem Dosierglied 30 Figur 1 gewählt. Anschließend wird das Antriebsglied 20 um den dieser Dosis entsprechende Dosierabstand zurückgezogen. Dabei gleiten die Mimehmer 21 bis 24 über die Zähne 15 der ihnen jeweils zugewandten Zahnreihe, wobei durch den Versatz der Zahnreihen sichergestellt wird, dass die Mimehmer 21 bis 24 sukzessive in einem regelmäßigen Wechsel einschnappen, wodurch gegenüber nur einem einzigen Mimehmer innerhalb einer Zahnteilung mehrere Rastvorgänge stattfinden. In der vom Dosierglied 30 vorgegebenen hintersten Stellung des Antriebsglieds 20 wird ein Einschnappen wenigstens eines der Mimehmer 21 bis 24 weit sicherer gewährleistet als dies bei nur einer Zahnreihe und einem Mimehmer der Fall wäre. Sinngemäß das gleiche gilt für das Zusammenwirken der Zahnreihen und der Sperrmittel 6 bis 9. Bei einer Verschiebung des Antriebsglieds 20 gegen die Vorschubrichtung und auch bei einer Verschiebung der Zahnstange 10 in Vorschubrichmng gelangen einer der Mimehmer und eines der Sperrmittel je als nächstes in tiefsten Zahneingriff und somit in Mitπahmeeingriff bzw. Sperreingriff, die in der Ausgangsstellung je in eine verlängerte Zahnlücke einschnappen. Unmittelbar aus der Ausgangsstellung ist dies der Mitnehmer 23, der mit der dritten Zahnreihe 13 zusammenwirkt. Aufgrund der einfachen Ausbildung der Zahnlücken 17a, 17b und 17c gelangt bei den Sperrrmitteln das Sperrmittel 6 als nächstes in Sperreingriff beim Vorschieben der Zahnstange 10 bei einer ersten Verabreichung.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur dosierten Verabreichung eines injizierbaren Produkts, umfassend a) ein Gehäuse (1 , 5) mit einem Reservoir (2) für das Produkt, b) einen Kolben (3), der bei einer Verschiebung in eine Vorschubrichmng auf einen Auslass (4) des Reservoirs (2) zu Produkt aus dem Reservoir (2) verdrängt, c) eine den Kolben (3) in Vorschubrichmng verschiebende Zahnstange (10) mit einer ersten Zahnreihe (11) und einer zweiten Zahnreihe (12), d) ein relativ zum Gehäuse (1, 5) in und gegen die Vorschubrichtung verschiebbares Antriebsglied (20), das bei einer Verschiebung in Vorschubrichmng die Zahnstange (10) mitnimmt, und e) wenigstens zwei relativ zum Gehäuse (1, 5) verschiebegesichert angeordnete Sperrmittel (6, 7) , die je mit einer der Zahnreihen (11 , 12) zusammenwirken, derart, dass die Sperrmittel (6, 7) eine Verschiebung der Zahnstange (10) gegen die Vorschubrichtung verhindern und durch elastisches Nachgeben eine Verschiebung der Zahnstange (10) in Vorschubrichmng erlauben, wobei die Sperrmittel (6, 7) bei einer Verschiebung der Zahnstange (10) nicht gleichzeitig mit einem tiefsten Eingriff in Zahnlücken (16) der Zahnreihen (11, 12) eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass f) die zweite Zahnreihe (12) eine verlängerte Zahnlücke (17a) aufweist, in die das mit der zweiten Zahnreihe (12) zusammenwirkende Sperrmittel (7) eingreift, wenn die Zahnstange (10) eine Ausgangsstellung vor einer ersten Verabreichung einnimmt.
2. Vorrichmng nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine von dem Kolben (3) aus gesehen in der Zahnreihe (12) unmittelbar hinter der verlängerten Zahnlücke (17a) angeordnete Zahnlücke die nächste Zahnlücke der wenigstens zwei Zahnreihen (11 , 12) ist, in die eines der wenigstens zwei Sperrmittel (6, 7) eingreift.
3. Vorrichmng nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (10) eine dritte Zahnreihe (13) aufweist, in die ein drittes Sperrmittel (8) eingreift und dass auch das dritte Sperrmittel (8) bei einer Verschiebung der Zahnstange (10) nicht gleichzeitig mit den wenigstens zwei anderen Sperrmitteln (6, 7) mit einem tiefsten Zahneingriff in eine Zahnlücke (16) der Zahnstange (10) eingreift.
4. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auch die dritte Zahnreihe (13) eine verlängerte Zahnlücke (17b) aufweist, in die das mit der dritten Zahnreihe (13) zusammenwirkende dritte Sperrmittel (8) mit tiefstem Zahneingriff eingreift, wenn die Zahnstange (10) eine Ausgangsstellung vor einer ersten Verabreichung einnimmt.
5. Vorrichmng nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (10) eine vierte Zahnreihe (14) aufweist, in die ein viertes Sperrmittel (9) eingreift und dass auch das vierte Sperrmittel (9) bei einer Verschiebung der Zahnstange (10) nicht gleichzeitig mit den wenigstens zwei anderen Sperrmitteln (6, 7) und vorzugsweise auch nicht gleichzeitig mit dem dritten Sperrmittel (8) mit einem tiefsten Zahneingriff in eine Zahnlücke (16) der Zahnstange (10) eingreift.
6. Vorrichmng nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auch die vierte Zahnreihe (14) eine verlängerte Zahnlücke (17c) aufweist, in die das mit der vierten Zahnreihe (14) zusammenwirkende vierte Sperrmittel (9) mit tiefstem Zahneingriff eingreift, wenn die Zahnstange (10) eine Ausgangsstellung vor einer ersten Verabreichung einnimmt.
7. Vorrichmng zur dosierten Verabreichung eines injizierbaren Produkts, umfassend a) ein Gehäuse (1, 5) mit einem Reservoir (2) für das Produkt, b) einen Kolben (3), der bei einer Verschiebung in eine Vorschubrichmng auf einen Auslass (4) des Reservoirs (2) zu Produkt aus dem Reservoir (2) verdrängt, c) eine den Kolben (3) in Vorschubrichmng verschiebende Zahnstange (10) mit einer ersten Zahnreihe (11) und einer zweiten Zahnreihe (12), d) ein relativ zum Gehäuse (1 , 5) in und gegen die Vorschubrichmng verschiebbares Antriebsglied (20), mit dem wenigstens zwei Mitnehmer (21, 22) verschiebegesichert verbunden sind, die je mit einer der Zahnreihen (11, 12) zusammenwirken, derart, dass bei einer Verschiebung des Antriebsglieds (20) nur einer der wenigstens zwei Mitnehmer (21, 22) in Vorschubrichmng gegen einen Zahn (15) der Zahnstange (10) drückt, während der andere elastisch an einer Zahnflanke nachgibt, wobei die Mimehmer (21, 22) durch elastisches Nachgeben eine Verschiebung des Antriebsglieds (20) gegen die Vorschubrichmng und relativ zu der Zahnstange (10) erlauben, und e) ein relativ zum Gehäuse (1, 5) verschiebegesichert angeordnetes Sperrmittel (6), das mit einer der Zahnreihen (11, 12) zusammenwirkt, derart, dass es eine Verschiebung der Zahnstange (10) gegen die Vorschubrichmng verhindert und eine Verschiebung der Zahnstange (10) in Vorschubrichmng erlaubt, dadurch gekennzeichnet, dass f) die zweite Zahnreihe (12) eine verlängerte Zahnlücke (19a) aufweist, in die der mit der zweiten Zahnreihe (12) zusammenwirkende Mitnehmer (22) eingreift, wenn die Zahnstange (10) eine Ausgangsstellung vor einer ersten Verabreichung einnimmt.
8. Vorrichmng nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine von dem Kolben (3) aus gesehen in der zweiten Zahnreihe (12) unmittelbar hinter der verlängerten Zahnlücke (18a) angeordnete Zahnlücke (16) die nächste Zahnlücke der wenigstens zwei Zahnreihen (11, 12) ist, in die einer der wenigstens zwei Mitnehmer (21, 22) eingreift.
9. Vorrichmng nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (10) mit einer dritten Zahnreihe (13) versehen ist, in die ein dritter Mimehmer (23) des Antriebsglieds (20) eingreift, derart, dass bei einer Verschiebung des Antriebsglieds (20) nur einer der Mimehmer (21, 22, 23) in Vorschubrichmng gegen einen Zahn (15) der Zahnstange (10) drückt und die Mitnehmer (21, 22, 23) durch elastisches Nachgeben eine Verschiebung des Antriebsglieds (20) gegen die Vorschubrichtung und relativ zu der Zahnstange (10) erlauben und dass die Zahnstange (10) in der dritten Zahnreihe (13) eine verlängerte Zahnlücke (18b) aufweist, in die der mit der dritten Zahnreihe (13) zusammenwirkende Mitnehmer (23) eingreift, wenn die Zahnstange (10) die Ausgangsstellung einnimmt.
10. Vorrichmng nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (10) mit einer vierten Zahnreihe (14) versehen ist, in die ein vierter Mimehmer (24) des Antriebsglieds (20) eingreift, derart, dass bei einer Verschiebung des Antriebsglieds (20) nur einer der Mimehmer (21, 22, 23, 24) in Vorschubrichmng gegen einen Zahn (15) der Zahnstange (10) drückt und die Mitnehmer (21, 22, 23, 24) durch elastisches Nachgeben eine Verschiebung des Antriebsglieds (20) gegen die Vorschubrichmng und relativ zu der Zahnstange (10) erlauben und dass die Zahnstange (10) in der vierten Zahnreihe (14) eine verlängerte Zahnlücke (18c) aufweist, in die der mit der vierten Zahnreihe (14) zusammenwirkende Mitnehmer (24) eingreift, wenn die Zahnstange (10) die Ausgangsstellung einnimmt.
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